CC BY
137
• 7universum.com
M, UNIVERSUM:
/Y\ ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОЛУЧЕННОГО ИОНИТА НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Эшкурбонов Фуркат Бозорович
старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез
E-mail: _ furqat-8484@mail. ru
Джалилов Абдулахат Турапович
профессор, доктор химических наук, директор Государственного унитарного предприятия Ташкентского научно- исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент
E-mail: [email protected]
RESEARCH IN SORPTION PROPERTIES OBTAINED ION EXCHANGER OF HYDROLYSED POLYACRYLONITRILE
Eshkurbonov Furkat
Senior Research Fellow, Termez State University, Uzbekistan, Termez
Djalilov Abdulakhat
Doctor ofChemistry, Professor, Director of Tashkent State Unitary Enterprise
Research Institute, Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье изучен процесс сорбции ионита на основе гидролизованного полиакрилонитрила (ГИПАН) и эпихлоргидрина. Исследовано влияние условий получения ионита: температуры образования, соотношения исходных веществ и природы растворителя — на процесс сорбции. Процесс сорбций ионов меди, никеля и кобальта проводили из их 0,1 Н растворов при ионных силах, равных 1.
Эшкурбонов Ф.Б., Джалилов А.Т. Исследование сорбционных свойств полученного ионита на основе гидролизованного полиакрилонитрила // ипгуегеит: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 3 (4) . Ц^: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/1068
ABSTRACT
The article studied the process of sorption ion exchanger based on hydrolyzed polyacrylonitrile (GIPAN) and epichlorohydrin. The influence of the conditions for obtaining an ion exchanger: formation temperature, the ratio of the starting materials and the nature of the solvent on the sorption process. The process of sorption of copper, nickel and cobalt was carried out of their 0.1 N solutions at ionic strengths equal to 1.
Ключевые слова: ионит, гидролизованный полиакрилонитрил (ГИПАН), эпихлоргидрин, сшивка, динамическая обменная емкость, сорбция, поглощение ионов.
Keywords: ion exchanger, hydrolyzed polyacrylonitrile (GIPAN),
epichlorohydrin, cross-linking, dynamic exchange capacity, sorption, ion absorption.
В настоящее время производится широкий ассортимент ионообменных смол, волокон, основу которых составляют полимерные материалы с катионобменными, анионообменными и комплексообразующими свойствами, которые позволяют успешно решать природоохранные задачи [1].
Именно простота и высокая эффективность суммарного или раздельного извлечения ионов из растворов, реализуемая в большом диапазоне масштабов (от лабораторных колонок и тонких слоев до многотонных промышленных фильтров), явились причиной того, что ионный обмен занял прочные позиции в науке и технике [3].
Ионный обмен является одним из основных методов очистки воды от ионных загрязнений, глубокого обессоливания воды. Наличие разнообразных ионообменных материалов позволяет решать задачи очистки вод различного химического состава с высокой эффективностью. Это единственный метод, дающий возможность выборочно извлекать из раствора некоторые компоненты, например, соли жесткости, тяжелые
металлы. В связи с этим синтезу и исследованию ионитов посвящено огромное количество работ [2].
Данные полимеры получены способом модификации гидрофильных молекул ГИПАНа с различными сшивающими агентами. Макромолекулы этих полимеров содержат полярные звенья, следовательно, набухание этого ионита зависит от ионной силы раствора.
Исследование сшивки ГИПАНа проводилось в водных растворах, в присутствии инициатора персульфата калия. Количество сшивающего агента варьировали в пределах 30—50 % от массы веществ, необходимых для получения ГИПАНа. Изменение температуры реакции оказывает ощутимое влияние на весь процесс гелеобразования, так, при температуре выше 60 °С, реакция протекает за короткое время. Отсюда выбрана оптимальная температура реакции ГИПАНа с эпихлоргидрином — 80 °С, при которой гелеобразование происходит за несколько минут и степень сорбции 0,1 Н №ОН образовавшегося ионита выше, чем при других температурах (табл. 1).
Таблица 1.
Влияние температуры реакции получения ионита ГИПАН:
ЭХГ на степень сорбции
№ ГИПАН, % ЭХГ, % Температура реакции
40°С 60°С 80°С 100°С
Степень сорбции 0,1 Н №ОН
1 95,0 10,0 4,1 4,2 4,6 4,5
2 85,0 15,0 4,2 4,4 4,8 4,7
3 80,0 20,0 4,5 4,8 5,1 5
4 75,0 25,0 4,3 4,5 4,6 4,7
Из таблицы 1 видно, что степень сорбции полученного ионита зависит от температуры реакции, при температуре 80 °С и соотношении ГИПАН: ЭХГ = 80,0 : 20,0 степень сорбции выше, чем при другой температуре и составляет 5—5,1 мг.экв/г.
Изучали влияние изменения концентрации сшивающего агента на сорбционные свойства полимера. Видно, что при увеличении концентрации сшивающего агента степень сорбции ионита происходит по максимуму.
Это объясняется тем, что при увеличении концентрации сшивающего агента образуется плотная сетка сшитых звеньев, а это в свою очередь снижает вод поглощающую способность синтезированного ионита.
Таблица 2.
Зависимость степени сорбции от состава исходных реагирующих веществ
№ ГИПАН, % ЭХГ,% Степень сорбции 0,1 н MeSO4 мг*экв/г СОЕ 0,1 н NaOH
№
1 80 20 1,9 1,8 1,5 5
3 78 22 1,9—2,1 1,88 1,61 5
5 76 24 1,8 1,4 1,3 4,7
6 74 26 1,6 1,5 1,1 4,65
7 72 28 1,3 1,35 1,05 4,1
8 70 30 1,1 1,2 0,95 3,5
Исследован процесс сорбций ионов меди, никеля и кобальта из их 0,1 Н растворов. Полученные данные (рис.) свидетельствуют о том, что синтезированные иониты хорошо сорбируют ионы переходных металлов и могут найти применение в процессах сорбции металлов из растворов.
Си
№
Со
Рисунок 1. Динамическая обменная емкость полученных ионитов из растворов различных металлов во времени
При малых концентрациях сшивающего агента зависимость имеет прямо пропорциональный характер, увеличение же концентрации выше 30 % нарушает эту зависимость. Концентрация сшивающего агента в реакционной смеси в пределах 20—40 % является оптимальной, так как с её увеличением, растет степень сшивания макромолекулы образовавшегося полимера, и, следовательно, уменьшается степень сорбции ионитов.
Реакция между ГИПАНом и эпихлоргидрином представляется по следующей схеме:
Изучено влияние концентрации исходных реагентов на гелеобразование в реакционной смеси. С увеличением степени разбавления реакционной смеси наблюдается либо отсутствие процесса гелеобразования, либо процесс сильно замедлен во времени. В этом случае продукт имеет очень низкую степень сшивки и в основном растворим в воде.
Таким образом, нами синтезированы новые высокоэффективные и комплексообразующие иониты на основе ГИПАНа. При синтезе, в результате формирования структуры сетчатых полимеров, основным является способ сшивания, так как он определяет размер сетки образовавшегося ионита и регулирует длину цепи, оказывая решающее влияние на свойства полимера.
Список литературы:
1. Абдулхакова З.З., Захаров С.В., Зверев М.П. Хемосорбция токсичных
примесей из газовоздушной среды // Экология и промышленность России. —
1998. — № 5. — С. 15—18.
2. Гельферих Ф. Иониты. — М.: ИЛ., 1962. — 490 с.
3. Сенявин М.М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических
веществ. — М.: Химия, 1980. — 272 с.
